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1、2013年高二物理知识阶段探究9一、带电粒子的加速1.运动状态分析：带电粒子沿着与电场平行的方向进入匀强电场，受到的电场力与运动方向在上，做匀加（减）速直线运动.2.用功能观点分析：粒子动能的变化等于电场力做的功.（1）若粒子初速度为零，贝IJ：（2）若粒了的初速度不为零，贝IJ：.以上公式适用于电场.二、带电粒了的偏转电场使带电粒子的速度方向发牛改变，这种作用就是带电粒子的偏转，其中最简单的情况是带电粒子以垂直场强的方向进入匀强电场，带电粒子的运动类似于・在处理偏转问题时，常采用动力学和运动学相结合的方法处理.如图1-8-1所示，质量为叭电荷量为-q的带电粒子以初速
2、V。沿带电平行板电容器的中线进入电场.设极板长1,板间相距d,两极板间电压为U,不计粒子的重力，忽略电容器的边缘效应,认为带电粒子从进入到离开电容器一直在匀强电场中运动.1.带电粒子运动方向的偏转角e带电粒子在竖直方向做匀加速运动，加速度,速度・在水平方向做匀速运动，速度VFV。，通过电场吋所需吋间.粒子离开电场吋偏转角（偏离入射•方向的角度）4）的正切值为•2.带电粒子的侧向位移y侧向位移是指偏离入射方向的位移.带电粒子通过电场发主的侧向位移为・从偏移量y和偏转角ton"可看出二者只差因此，两个不同的带电粒了进入同一偏2转电场只要偏转位移相等，偏转角一定•三、学习启
3、示和感悟一、处理带电粒了在电场中运动的问题时，对带电粒了的受力分析和运动状态分析是关键带电粒了在电场屮的运动问题就是电场屮的力学问题，研究方法与力学屮相同，只是要注意以下儿点：1.带电粒子的受力特点：（1）重力：①有些粒子，如电子、质子、（】粒子、正负离子等，除有说明或明确的暗示以外，在电场中运动时均不考虑重力；②宏观带电体，如液滴、小球等除冇说明或明确的暗示以外，一般要考虑重力；③未明确说明“带电粒了”的重力是否考虑时，可用两种方法进行判断：一是比较静电力qE与重力mg,若qEmg,则忽略重力，反之要考虑重力；二是题中是否有暗示（如涉及竖直方向）或结冷磁子的运动过拟
4、运动性质进行判断.（2）静电力：一•切带电粒子在电场中都要受到静电力F二qE,与粒子的运动状态无关；电场力的大小、方向取决于电场（E的大小、方向）和电荷的止负，匀强电场中静电力为恒力,非匀强电场中静电力为变力.2.带电粒子的运动过程分析方法：（1）运动性质有：平衡（静止或匀速直线运动）和变速运动（常见的为匀变速），运动轨迹有直线和曲线（偏转）.（2）对于平衡问题，结合受力图根据共点力的平衡条件可求解.(3)对于直线运动问题可用匀变速直线运动的运动学公式和牛顿第二定律求解；对于匀变速dii线运动问题，可考虑将其分解为两个方向的肓线运动，对有关量进行分解、合成来求解.无论
5、哪一类运动，都町以从功和能的角度川动能定理或能的转化与守恒定律來求解，具小静电力做功除一般计算功的公式外，述有W=qU可用，这一公式对匀强和非匀强电场都适用，而且与运动路线无关.II四、对粒子的偏移量和偏转角的讨论在图1-8-3中，设帯电粒子质量为m,带电荷量为q,以速度Tfv°垂直于电场线射入匀强偏转电场，偏转电压为Ik若粒子飞h[]出电场时偏角为9,则tan0=—,公式屮vv=at=-^-L~,V.vmdV()彳弋入得tan0=.①1.若不同的带电粒了是从静止经过同一加速电压U°加速后进入偏转电场的，则由动能定理有qUo二②由①②式得：tan0=③由③式可知
6、，粒子的偏角与粒子的q、ni无关，仅决定于加速电场和偏转电场，即不同的带电粒子从静止经过同一•电场加速后进入同一偏转电场后，它们在电场中的偏转角度总是相同的.2.粒子从偏转电场中射出时偏距y=-at2=,作粒了速度的反向延长线，设交于20点,0点与电场边缘的距离为x,则x=.④由④式可知，粒子从偏转电场屮射出时，就好像是从极板间的：处沿直线射出似的.23.说明：直线加速器、示波器(示波管)、静电分选器等是本单元知识应用的几个重耍实例，在处理这些实际问题时，应注意以下儿个重要结论：(1)初速为零的不同帯电粒子,经过同一加速电场、偏转电场,打在同一屏上时的偏转角、偏转位移
7、相同.(2)初速为零的带电粒子经同一加速电场和偏转电场后,偏转他e、偏转位移y与偏转电压Lh成正比,与加速电压U。成反比,而与带电粒了的电荷量和质垠无关.(3)在结论(1)的条件下,不同的带电粒子都像是从L处沿末速度方向以直线射出一样,当2电性相同时,在光屏上只产生一个亮点，当电性相反时,在光屏上产生两个屮心对称的亮点.【例1】在370JRB22彩色显像管小，电子从阴极至阳极通过22.5kV电势茅被加速，试求电场力做的功是多少，电子的电势能变化了多少，电子到达阳极时的速度是多大.【例2】如图1-8-4所示，带负电的小球静1上在水平放置的平行板电容器两
